KR100909125B1 - 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 이온의 이동 경로의 설치되어 이온의 이동경로를 진공상태로 유지하기 위한 웨이브 가이드의 밀폐력을 향상시키는 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치를 제공하는 데 있다.
이를 위해 이온 주입 장치의 이온 이동 경로 중 상부 전자석과 하부 전자석 사이에 탈부착이 가능하게 설치되는 웨이브 가이드; 웨이브 가이드의 일 면과, 상기 일 면과 대응하는 전자석의 일면에 설치되는 변위 감지용 센서; 웨이브 가이드에 결합되어 웨이브 가이드를 이송시키는 구동부; 및 변위 감지용 센서에서 출력되는 웨이브 가이드의 위치에 대한 전기적인 신호를 입력받아 웨이브 가이드가 이동하기 위한 전기적인 신호를 구동부에 출력시키는 제어부로 이루어진 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치를 개시한다.
그에 따른 본 발명의 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치는 이온의 경로의 설치되는 웨이브 가이드가 정확한 위치에 위치하게 하여 이온의 이동경로를 진공상태로 유지한다.
웨이브 가이드, 진공, 이온 주입, 전자석, 질량 분석

Description

이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치{DRIVING DEVICE OF WAVE GUIDE FOR ION IMPLANT DEVICE}
본 발명은 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온 주입 장치의 경로에 설치되는 웨이브 가드의 밀폐력을 향상시키기 위한 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치에 관한 것이다.
반도체 공정 중 반도체 기판에 이온을 주입하는 이온 주입 장치가 있다. 상기 이온 주입 장치는 반도체 기판의 표면에 이온화된 원자를 주입하여 표면특성의 조성，결합 상태，결정구조등을 변화시켜 경도，내마모，내부식 및，내피로성등을 향상시킨다.
이온 주입 장치는 크게 질량분석기가 부착된 이온 주입장치와, 직접 이온 주입 장치 및 플라즈마 이온 주입 장치로 볼 수 있다. 이 가운에서도 질량분석기가 부착된 이온 주입장치는 이온의 정량적, 정성적 제어를 할 수 있어 미세한 이온 주입이 가능하다.
도 1에서는 질량분석을 위한 전자석이 부착된 이온 주입장치의 구성도가 도시되었다. 반도체용 이온주입기는 정량적, 정성적 제어를 위하여 도 1과 같은 형태 로 제작 되어지고 있다. 구성을 더 상세하게 살펴보면, 이온 주입장치는 이온 소스(1)에서 출력된 여러 가지 이온 중 원하는 이온만을 이용하여 90˚로 이동경로를 변경시키는 질량 분석용 전자석(2)과, 이온의 이동경로를 70˚로 변경시키는 균일성 향상용 전자석(3)을 통과하게 된다. 여기서, 질량 분석용 전자석(2)에는 마그네틱 클램프(4)가 설치되어 이온의 이동경로를 조절할 수 있다. 또한, 상기 전자석들의 사이에는 이온의 이동경로(1a)를 제어하기 가변형 동기 조리개(5)와, 이온의 초점을 맞추기 위한 제 1 렌즈(6)가 형성될 수 있으며, 균일성 향상용 전자석(3)을 통과한 이온의 초점을 맞추기 위한 제 2 렌즈(7)가 더 형성될 수 있다. 또한, 균일성 향상용 전자석(3)의 주변에는 플라즈마 방전을 일으키기 위한 플라즈마 건(8)과, 플라즈마에 의해 방전된 이온의 수평적 균일성을 확보하기 위한 프로파일 페러데이(9) 및, 이온의 틀어짐을 검출하기 위한 글리치 검출부(10)가 더 형성될 수 있다. 여기서, 균일성 향상용 전자석(3)은 상부 전자석과 하부 전자석으로 형성되는데 상부 전자석과 하부 전자석 사이에는 이온의 경로 주변을 진공으로 형성하기 위한 웨이브 가이드(미도시)가 형성된다. 상기 웨이브 가이드는 이온 주입 장비의 가동중에 진공상태를 유지하여 이온의 경로와 외부를 차폐시켜 이온의 경로를 정확하게 확보하는 역할을 하며, 이온 주입 장비의 휴지시에 탈착하여 입자 찌꺼기를 제거하도록 하는 유지보수 기능을 제공한다.
여기서, 상기 웨이브 가이드는 길이가 1.5m 정도로 그 길이가 매우 길고 무게도 매우 무겁다. 따라서, 작업자는 웨이브 가이드를 탈부착하는데 어려움이 매우 많다. 또한, 웨이브 가이브는 크기가 크고, 무게가 매우 무거우므로 또 다른 가이 드(미도시)와 잘 밀착되지 않아 진공상태가 유지되지 않는 경우가 발생한다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적과제는 이온의 이동 경로의 설치되어 이온의 이동경로를 진공상태로 유지하기 위한 웨이브 가이드의 밀폐력을 향상시키는 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치는 이온 주입 장치의 이온 이동 경로 중 상부 전자석과 하부 전자석 사이에 탈부착이 가능하게 설치되는 웨이브 가이드; 상기 웨이브 가이드의 일 면과, 상기 일 면과 대응하는 전자석의 일면에 설치되는 변위 감지용 센서; 상기 웨이브 가이드에 결합되어 상기 웨이브 가이드를 이송시키는 구동부; 및 상기 변위 감지용 센서에서 출력되는 상기 웨이브 가이드의 위치에 대한 전기적인 신호를 입력받아 상기 웨이브 가이드가 이동하기 위한 전기적인 신호를 상기 구동부에 출력시키는 제어부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동부는 볼스크류와, 상기 볼스크류의 결합되는 암나사산이 형성된 홀을 구비하며 상기 웨이브 가이드의 일 면과 결합하는 고정부 및 상기 볼스크류와 연결되어 상기 볼스크류의 축을 기준으로 회전하는 모터를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 웨이브 가이드 이송 장치는 상기 전자석 주변에 설치된 웨이브 가이드 정지용 센서를 더 포함하며, 상기 웨이브 가이드 정지용 센서는 상기 웨이브 가이드를 감지하여 상기 웨이브 가이드의 구동을 정지시키는 전기적인 신호를 상기 제어부에 출력시킬 수 있다.
또한, 상기 변위 감지용 센서는 상기 웨이브가이드와 상기 상부 전자석 사이에 설치되어 상기 웨이브가이드와 상기 상부 전자석의 상대적인 변위를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 변위 감지용 센서에 의해 상기 웨이브 가이드의 이송거리를 계산하고, 상기 계산된 이송거리만큼 상기 구동부를 구동시켜 상기 웨이브 가이드를 이송시킬 수 있다.
본 발명의 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치는 이온의 경로의 설치되는 웨이브 가이드가 정확한 위치에 위치하게 하여 이온의 이동경로를 진공상태로 유지하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다. 이하의 실시예들에서는 동일한 구성요소에 대해 동일한 구성요소를 사용하기로 하며, 동일한 구성요소의 중복되는 설명은 가능한 하지 않기로 한다.
도 2a은 본 발명의 일 실시예에 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치를 위에서 내려다본 구성도이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치를 측면에서 바라본 구성도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치(100)는 웨이브 가이브(110), 변위 감지용 센서(120), 구동부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 형성된다.
상기 웨이브 가이드(110)는 이온 주입 장치의 이온 이동 경로 중 상부 전자석(101)과 하부 전자석(102) 사이에 탈부착이 가능하게 설치된다. 여기서, 상부 전자석(101)과 하부 전자석(102)은 균일성 향상용 전자석으로서, 이온의 이동 경로를 70˚정도 변경시킨다. 이와 같은 이유로 웨이브 가이드(110) 역시 대략 70˚정도로 굽어 있는 형태로 된다. 이러한 웨이브 가이드(110)는 속이 비어 있는 형태로 입구측(111)과 출구측(112)을 구비하여 이온이 통과하는 이동경로를 이룬다. 또한, 웨이브 가이드(110)의 입구측(111)은 제 1 가이드(103)와 연결되고, 출구측(112)은 제 2 가이드(104)의 입구부(104a)와 연결되어 이온이 지나가는 경로 주변에 통로를 형성한다. 상기한 형태로 형성된 웨이브 가이드(110)는 진공 장치(미도시)에 의해 통로 내부를 진공상태로 이루게 된다. 즉, 웨이브 가이드(110)는 입구측(111)이 제 1 가이드(103)의 출구부(103a)와 연결되고, 출구측(112)이 제 2 가이드(104)의 입구부(104a)와 정확이 결합되어야 이온의 이동경로를 진공상태로 유지할 수 있다.
상기 변위 감지용 센서(120)는 웨이브 가이드(110)의 일 면과, 상기 일 면과 대응하는 상부 전자석(101)의 일면에 설치된다. 변위 감지용 센서(120)의 일 예를 들면, 포텔션 미터가 웨이브가이드(110)와 상부 전자석(101) 사이에 설치되어 웨이브가이드(110)와 상부 전자석(101)의 상대적인 변위를 저항의 변화에 의한 신호로 제어부에 출력시킬 수 있다.
상기 구동부(130)는 웨이브 가이드(110)에 결합되어 웨이브 가이드(110)를 이송시킨다. 상기 구동부(130)는 리니어 모터가 설치되어 상기 웨이브 가이드(110)를 이송시킬 수 있으며, 또는 교류 및 직류 모터등이 회전축과 결합하여 웨이브 가이드(110)를 이송시킬 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 구동부(130)는 볼스크류(131)와, 고정부(132) 및 모터(133)를 포함하여 형성될 수 있다. 먼저 볼스크류(131)는 웨이브 가이드(110)와 고정부(132)사에 형성되며 숫나사산이 형성될 수 있다. 상기 고정부(132)는 볼스크류(131)의 나사산과 결합되는 암나사산이 형성된 홀을 구비하며 웨이브 가이드(110)의 일 면과 결합한다. 상기 모터(133)는 볼스크류(131)과 연결되어 볼스크류(131)의 축을 기준으로 회전시킬 수 있다. 즉, 볼스크류(131)가 회전함으로 인해, 웨이브 가이드(110)에 설치된 고정부(132)가 회전축(131)의 축방향으로 이동을 하게 되므로, 웨이브 가이드(110)를 이송시킬 수 있다.
상기 제어부(140)는 변위 감지용 센서(120)에서 출력되는 웨이브 가이드(110)의 위치에 대한 전기적인 신호를 입력받아 웨이브 가이드(110)의 이송거리를 계산하고, 계산된 웨이브 가이드(110)의 이송거리만큼을 이동하기 위한 전기적인 신호를 구동부(130)에 출력시켜 웨이브 가이드(110)의 위치를 결정한다. 여기서, 제어부(140)를 구성하는 일 예를 설명하면, 제어부(140)는 크게 나누어 볼 때, 모터(133)를 제어하는 모터 컨트롤러(미도시)와, 변위 감지용 센서(120)에서 출력되는 아날로그 전기 선호를 디지털 신호로 변환하는 변환기(미도시), 변위감지용 센서(120)에서 입력된 신호에 의해 상기 웨이브 가이드(110)의 이송거리를 계산하여 모터(133)에 구동신호를 출력하는 마이크로 프로세서(미도시)를 포함하여 형성 될 수 있다.
상기 웨이브 가이드 이송 장치(100)는 제어부(140)가 웨이브 가이드(110)의 위치를 변위 감지용 센서(120)에서 입력받아 연산한 후, 웨이브 가이드(110)의 이송 거리를 계산하여 계산된 만큼 구동부(130)를 구동시켜 웨이브 가이드(110)를 이송시킨다. 그러면, 웨이브 가이드(110)는 구동부(130)에 의해 이송되어 웨이브 가이드(110)의 입구부(111)과 제 1 가이드(130)의 출구부(103a)와 맞닿고, 웨이브 가이드(110)의 출구부(112)가 제 2 가이드(104)의 입구부(104a)와 맞닿게 된다. 따라서, 웨이브 가이드(110)는 제 1 가이드(103)와 제 2 가이드(1041)에 정확히 결합하게 되므로, 웨이브 가이드(110)의 내부 통로를 진공상태로 형성시에 내부 공기가 외부로 유출되지 않게 된다. 따라서, 작업자는 웨이브 가이드(110)를 구동부(130)에 설치만하고, 웨이브 가이드(110)와 제 1 가이드(103) 및 제 2 가이드(104)의 결합은 웨이브 가이드 이송 장치(100)에 의해 시행하면, 웨이브 가이드(110)의 결합을 정확히 하여 웨이브 가이드(110)의 밀폐를 어긋나지 않게 할 수 있다.
또한, 상기 웨이브 가이드 이송 장치(100)는 웨이브 가이드 정지용 센서(150)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 웨이브 가이드 정지용 센서(150)는 하부 전자석(102)의 일 면과 같은 고정 가능한 부위에 설치되어 웨이브 가이드(110)를 감지하면 전기적인 신호를 제어부(140)에 출력시켜 웨이브 가이드(110)의 구동을 정지시킨다. 따라서, 웨이브 가이드(110)는 웨이브 가이드 정지용 센서(150)에 의해 2차적으로 구동이 정지될 수 있으므로, 웨이브 가이드(110)가 정해진 위치를 넘어 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 질량분석을 위한 전자석이 부착된 이온 주입장치의 구성도이다.
도 2a은 본 발명의 일 실시예에 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치를 위에서 내려다본 구성도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치를 측면에서 바라본 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101; 상부 전자석 102; 하부 전자석
103; 제 1 가이드 104 ; 제 2 가이드
110; 웨이브 가이드 120 ; 변위 감지용 센서
130 ; 구동부 131 ; 볼스크류
132 ; 고정부 133 ; 모터
140 ; 제어부 150 ; 웨이브 가이드 정지용 센서

Claims (5)

  1. 이온 주입 장치의 이온 이동 경로 중 상부 전자석과 하부 전자석 사이에 탈부착이 가능하게 설치되는 웨이브 가이드;
    상기 웨이브 가이드의 일 면과, 상기 일 면과 대응하는 전자석의 일면에 설치되는 변위 감지용 센서;
    상기 웨이브 가이드에 결합되어 상기 웨이브 가이드를 이송시키는 구동부; 및
    상기 변위 감지용 센서에서 출력되는 상기 웨이브 가이드의 위치에 대한 전기적인 신호를 입력받아 상기 웨이브 가이드가 이동하기 위한 전기적인 신호를 상기 구동부에 출력시키는 제어부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는 볼스크류와, 상기 볼스크류의 결합되는 암나사산이 형성된 홀을 구비하며 상기 웨이브 가이드의 일 면과 결합하는 고정부 및 상기 볼스크류와 연결되어 상기 볼스크류의 축을 기준으로 회전하는 모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이온 주입 장치용 웨이브 가이드 이송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자석 주변에 설치된 웨이브 가이드 정지용 센서를 더 포함하며, 상기 웨이브 가이드 정지용 센서는 상기 웨이브 가이드를 감지하여 상기 웨이브 가이드의 구동을 정지시키는 전기적인 신호를 상기 제어부에 출력시키는 것을 특징으로 하는 웨이브 가이드 이송 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위 감지용 센서는 상기 웨이브가이드와 상기 상부 전자석 사이에 설치되어 상기 웨이브가이드와 상기 상부 전자석의 상대적인 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 웨이브 가이드 이송 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변위 감지용 센서에 의해 상기 웨이브 가이드의 이송거리를 계산하고, 상기 계산된 이송거리만큼 상기 구동부를 구동시켜 상기 웨이브 가이드를 이송시키는 것을 특징으로 하는 웨이브 가이드 이송 장치.
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